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一种面向3G接入的物联网安全架构

更新时间：2019-12-10 15:32:21 大小：490K 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：3G通信网络无线传感器网络物联网 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

物联网正处于全面发展阶段,无线传感器网络、RFID网络、3G通信网络等各种不同网络结构与无线通信技术不断融合,物联网网络规模迅速扩大,物联网环境变得越来越复杂,物联网内实体间的信任关系、安全通信及安全体系等安全问题将比现有网络系统更加复杂和难以解决.简要介绍物联网的系统结构和基本的安全需求,重点介绍了已有的3G接入和前端无线传感器网络安全研究,提出了一种面向3G接入的物联网安全架构,最后详细介绍了已实现的面向3G接入的物联网安全验证系统,包括系统组成和安全协议.

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ISSN

计算机研究与发展

1000—1239／CN 11—1777／TP

Research and

Development

Journal

Computer

47(Suppl．)：327—332，2010

一种面向3G接入的物联网安全架构

孙玉砚

强

刘卓华

李

(中国科学院软件研究所北京

孙利民

100190)

100049)

(信息安全国家重点实验室北京

(yuyan@is．iscas．ae．en)

Framework for Internet of

Based on 3G Access

Things

Security

Sun

Zhuohua，Li

Sun Limin

Yuyan，Liu

Qiang，and

(Institute

(State

1001

90)

of Software，Chinese Academyof

Sciences，Beijing

100049)

KeyLaboratory of Information

Security，Beijing

Abstract With the

development

of Internet of

wireless communication

technologies

Things，different

continuously integrated，including

vehicle network，3G

and network

infrastructure are

wireless sensor networks，RFID

area network(WIMAX)，local

and its communication network

systems，Mobile

technology，wireless metropolitan

network has

network，ete．As Internet of

environment has become more

things

expanded rapidly

issues

than the

network

complex，the security

complex

existing

system

security

existing

network

the

of various

components

systems．This paper analyzes

properties

issues in

Internet of

the mobile communication network

security

things，including

sensor network

the

technology，wireless

security technology．Through

analyzing

structure and

for Internet of

discusses the 3G network and wireless sensor

security

security，then

based on the

things，this

paper

network

framework that is to

to the future Internet

proposes

3G，and

security

adapt

details for the achieved Internet of

things safety

things

finally gaives

demonstration

based on the 3G．

system

things network；security

words

Key

communication

sensor

framework；3G

network；wireless

networks

摘要物联网正处于全面发展阶段，无线传感器网络、RFID网络、3G通信网络等各种不同网络结构

与无线通信技术不断融合，物联网网络规模迅速扩大，物联网环境变得越来越复杂，物联网内实体间的

信任关系、安全通信及安全体系等安全问题将比现有网络系统更加复杂和难以解决．简要介绍物联网的

系统结构和基本的安全需求，重点介绍了已有的3G接入和前端无线传感器网络安全研究，提出了一种

面向3G接入的物联网安全架构，最后详细介绍了已实现的面向3G接入的物联网安全验证系统，包括

系统组成和安全协议．

关键词物联网；安全架构；3G通信网络；无线传感器网络

中图法分类号TP393

1998年MIT的Ashton首次提及“Internet

日常物品中将会创建“物联网”，这项技术将带来人

things”概念Ⅲ，将RFID技术与传感器技术应用于

们对机器理解的新纪元．2005年ITU发表报告

收穑日期：2010-09 08

基金项目：国家“八六三”高技术研究发展计划基金项目(2009AAllZ209)；国家科技重大专项基金项目(2009ZX03006—001一01)；中国科学院

课题(YYYJ-1013)I北京市自然科学基金项目(4092011)

万方数据

328

计算机研究与发展2010，47(增刊)

“Internet of

统和分布式资源的开放式体系结构，可以满足最大

化互操作性的需求．这些分布式资源包括软件、设

备、智能物品和人类自身等的信息和服务．标准的体

系结构应该包括明确的抽象数据模型、接口和协议，

并与其他的技术进行绑定(如Web服务等)，共同支

持各种操作系统和编程语言．像互联网一样，物联网

的体系结构也应该对物理网络的损坏具有抗毁能力

并能够预测节点的移动，允许间歇性的接入，同时还

需要满足路由、存贮、事件检索等功能需求，提供有

效的缓存、设备预配置、查询请求、软件更新和数据

流的同步等机制．此外，物联网的底层节点应该能够

动态自组织的形成M2M网络，这需要物联网的体

系结构中安全架构支持节点设备间的认证机制和通

信安全机制．

things，，[2|，物联网是通过RFID和智能

计算等技术实现全世界设备互连的网络，从轮胎到

牙刷，所有的物品都在物联网的通信范围内，开启了

一个新的网络通信时代．2008年欧委会的CERP—

lOT工程给出最新的物联网定义[3]，物联网是物理

和数字世界融合的网络，每个物理实体都有一个数

字的身份；物体具有上下文感知能力一他们可以感

知、沟通与互动．他们对待物理事件进行即时反映，

对物理实体的信息进行即时传送，使得实时做出决

定成为可能出决定成为可能．按照Wikipedia(网络

维基百科全书)的定义[4]，“物联网”(Internet

things)是把传感器装备到电网、铁路、桥梁、隧道、

公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道以及家用电器

等各种真实物体上，通过互联网联接起来，进而运行

特定的程序，达到远程控制或者实现物与物的直接

通信．

按照物联网的各组成元素的功能，欧盟发展框

and

Action for Global

架7的Coordination

RFID-related

Support

and

Activities

Standardization

随着物联网的全面发展，各种不同无线通信技

术与网络结构不断融合，包括无线传感器网络【5]、

RFID网络、移动车载网络、手机网络、3G通信网

络、WiMAX通信网络及有线宽带等，通信网络环境

变得越来越复杂，其承载各类业务的基础网络安全

性问题将比现有网络系统更加复杂和难以解决．物

联网的安全是一项巨大的系统工程，一方面，网络安

全体系是在通信系统架构确立之后产生的，多种复

杂异构的通信系统会由于自身特性对整体安全问题

带来影响．因此物联网内实体间的信任关系、前端无

线接入的认证和安全通信、安全业务及安全体系的

扩展成为重要的研究热点．

(CASAGRAS)工作组给出一个四层物联网体系结

构，包括了感知层、传输层、处理层和应用层．图1给

出了物联网体系结构一般形式的描述物联网中数亿

计的设备接入，海量的数据信息、大量异构网络的存

在使物联网的安全体系架构面临着更加艰巨的挑

战．物联网的商业安全和个人隐私是值得关注的2

个主要问题．因为物联网部署的可扩展性、移动性和

复杂性，使得对物品的访问很难有效地控制．同时物

联网中用户也很难保证隐私信息不被泄露．更具有

挑战性的是，许多隐私信息可能是认证过程必须的，

比如设备的身份信息、位置信息等，这就给隐私信息

的保护带来很大困难．另外终端的移动性和资源受

限特征，使得物联网中时常出现无持续连接的情景，

因此需要设计更加灵活的密钥更新机制和高效节能

的加密算法，以保障物联网复杂情景下的数据安全

性．因此本文重点考虑3G移动通信网络和前端无

线接入的安全，为了防止非授权用户对隐私信息的

访问和保障授权3G用户的合理接入前端无线传感

器网络，需要对物联网安全架构展开研究．目前3G

接入的物联网安全研究主要分为两方面，一方面是

3G移动通信网络的接入安全技术，另一方面是前端

的无线传感器网络安全技术．

物联网实现虚拟世界与物理世界的互联互通，

不仅涉及信息安全，还包括国家安全、公共安全、知

识产权保护、个人隐私等．如果这些安全问题得不到

解决，物联网的应用将存在很大的风险，而这些安全

问题不能简单地通过网络安全的解决方案予以解

决．在物联网安全的技术方案中，除涉及到网络安全

的部分外，还会涉及到许多传统网络安全技术(包括

安全程度加强的一些技术)很难解决的问题，如终端

安全问题、隐私保护问题、无线传感器网络节点防伪

问题等．如何在物联网通信系统中保证业务信息的

安全性和信息空间、物理空间资源使用的安全性，已

成为物联网系统中重要而迫切的问题．

第三代移动通信系统3G打破了传统意义上通

信网络与互联网之间的物理隔膜，极大地提升了无

线接人的能力，实现了多种应用服务．3GPP和

3GPP2专门成立了安全小组制定了对3G系统的安

全原理和目标、安全威胁和要求、安全体系结构，密

1物联网安全

物联网的体系结构是一个能够兼容各种异构系

万方数据

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